半幅鋪蓋地鐵車站基坑開挖關(guān)鍵技術(shù)

張西京

摘 要：地鐵站深基坑開挖技術(shù)綜合性強(qiáng)，開挖過程中風(fēng)險(xiǎn)較大，各個(gè)工序必須緊密配合，并做到信息化監(jiān)測(cè)才能確保施工安全。某些車站因地理位置特殊，交通疏導(dǎo)難度大，會(huì)在基坑局部或半幅設(shè)置臨時(shí)鋪蓋系統(tǒng)，以滿足場(chǎng)外車輛的行駛要求，但因此造成基坑內(nèi)支護(hù)系統(tǒng)復(fù)雜，特別是對(duì)基坑開挖及內(nèi)部支撐體系的安拆造成較大的困難。該文將針對(duì)設(shè)有半幅鋪蓋系統(tǒng)的地鐵站基坑開挖方案進(jìn)行介紹，以供類似工程借鑒。

關(guān)鍵詞：半幅鋪蓋；地鐵車站；基坑開挖

中圖分類號(hào)： TU473 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 基坑工程概況

西安地鐵4號(hào)線五路口站全長(zhǎng)135 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬22.9 m，平均深22.3 m。該站設(shè)計(jì)工法為“分期倒邊、半幅鋪蓋、明挖順筑”法。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用混凝土灌注樁，樁頂設(shè)冠梁和擋土墻?？觾?nèi)設(shè)4道支撐，第一道為混凝土支撐，第2道～第4道為鋼支撐。樁間外側(cè)設(shè)三重管旋噴止水帷幕，樁間內(nèi)側(cè)設(shè)網(wǎng)噴混凝土。基坑中間設(shè)Φ1500@6000臨時(shí)立柱，西半幅基坑頂部設(shè)軍用梁、預(yù)制蓋板、現(xiàn)澆疊合層和瀝青面層組成的臨時(shí)鋪蓋路面，作為基坑開挖期間的主要交通道路。

2 工程特點(diǎn)

此基坑屬于車站半幅有鋪蓋、全深度范圍有圍護(hù)、有圍檁、有內(nèi)支撐、結(jié)構(gòu)順做的邊界形式?；悠矫妾M長(zhǎng)，安全等級(jí)一級(jí)?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，除具有一般地鐵車站的鋼支撐外，基坑中部還存在混凝土臨時(shí)立柱、剪刀撐和鋼連梁等構(gòu)件，這些構(gòu)件對(duì)挖機(jī)設(shè)備的伸展動(dòng)作造成限制，制約因素很多。該站處于城市商業(yè)繁華區(qū)域，基坑變形控制要求很高?；娱_挖、樁間網(wǎng)噴、支撐架設(shè)、車站主體結(jié)構(gòu)處于同時(shí)并進(jìn)狀態(tài)，風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)多。

3 前期施工事項(xiàng)說明

該站圍護(hù)結(jié)構(gòu)及鋪蓋系統(tǒng)已經(jīng)在開挖前1個(gè)月結(jié)束，簡(jiǎn)述如下：1）大部分圍護(hù)樁采用旋挖鉆成孔。受過街天橋影響，天橋下部圍護(hù)樁采用反循環(huán)鉆成孔工藝施工。部分樁位受地下管線影響作了小范圍調(diào)整，調(diào)整方案及缺樁部位的補(bǔ)強(qiáng)措施均得到設(shè)計(jì)工程師的同意。鋼筋籠主筋采用直螺紋機(jī)械連接，與螺旋箍筋綁扎焊接成鋼筋骨架，汽車吊分兩節(jié)吊裝入孔，上下鋼筋籠在孔口處焊接。圍護(hù)樁、中間臨時(shí)立柱樁已按要求做了實(shí)體檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果合格。2）基坑范圍內(nèi)冠梁以上部分土方（3 m高）已全部開挖完成，樁頂冠梁、擋墻已施工完成?？紤]出土坡道限高需要，除基坑南端剩余6根混凝土支撐外，其余第一道支撐也已施工完畢。3）需要埋設(shè)監(jiān)測(cè)器材的灌注樁均按監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)要求安裝了測(cè)斜管、鋼筋應(yīng)力計(jì)、土壓力盒等。項(xiàng)目部監(jiān)測(cè)人員對(duì)周邊建筑、地下管線的信息已調(diào)查完畢，并按要求埋設(shè)了相應(yīng)的沉降、傾斜、裂縫、應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)等觀測(cè)元器件和點(diǎn)位。4）西半幅軍用梁鋪蓋路面已投入使用4個(gè)月，經(jīng)監(jiān)測(cè)，變形、軸力等監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)正常，面層完好。5）不能遷改、需要懸吊的管線均已按專項(xiàng)技術(shù)方案保護(hù)完畢，并已經(jīng)通過了各產(chǎn)權(quán)單位相關(guān)部門的審查和批準(zhǔn)。6）基坑降水、排水系統(tǒng)均已布設(shè)完畢，試抽試排實(shí)驗(yàn)正常。7）施工現(xiàn)場(chǎng)布置、機(jī)械設(shè)備、勞動(dòng)力、原材料、應(yīng)急物資等生產(chǎn)要素已經(jīng)準(zhǔn)備完畢，應(yīng)急預(yù)案已經(jīng)過演練。

4 土方開挖控制重點(diǎn)

由于該站地處繁華商業(yè)區(qū)，不僅附近有密集的地下管線，而且緊鄰一號(hào)線五路口站節(jié)點(diǎn)段，且有環(huán)形天橋從基坑頂部越過，因此，對(duì)開挖引起的地層的位移有很高的要求。這就要求施工中各環(huán)節(jié)各工序必須密切配合。在開挖順序、支撐架設(shè)時(shí)機(jī)、分層分段參數(shù)選擇等方面應(yīng)嚴(yán)格控制，以減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周圍地層的變形，確保一號(hào)線地鐵的正常運(yùn)營(yíng)和五路口天橋、地下管線等設(shè)施的正常使用。

由于該站西半幅基坑頂部設(shè)計(jì)有臨時(shí)鋪蓋路面，基坑開挖過程中如圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形較大或?qū)χ虚g臨時(shí)立柱產(chǎn)生擾動(dòng)，勢(shì)必會(huì)影響鋪蓋路面的安全。因此在開挖前，必須在相應(yīng)部位設(shè)置醒目的限載限速標(biāo)志，開挖過程中，杜絕自卸車、挖機(jī)碰撞坑內(nèi)水平支撐和中間臨時(shí)立柱。立柱兩側(cè)土體嚴(yán)禁出現(xiàn)2 m以上的高差，防止對(duì)立柱樁產(chǎn)生附加側(cè)壓力。

由于該站基坑開挖過程中的風(fēng)險(xiǎn)較高，施工必須通過對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)行信息化施工。

5 土方開挖總體要求

（1）該站深基坑的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和周邊環(huán)境決定了開挖過程中必須嚴(yán)格遵循“分層、分段、對(duì)稱、平衡、限時(shí)”和“先撐后挖、限時(shí)支撐、嚴(yán)禁超挖”的原則。

（2）挖土機(jī)械的停放和行走路線布置、挖土順序、土方駁運(yùn)、材料堆放等施工過程因素應(yīng)避免引起對(duì)圍護(hù)樁、中間臨時(shí)立柱樁、鋼支撐、連系梁、鋼圍檁、降水設(shè)施、監(jiān)測(cè)設(shè)施的不利影響。

（3）基坑開挖至支撐設(shè)計(jì)位置時(shí)，應(yīng)待鋼支撐架設(shè)完畢并施加預(yù)應(yīng)力后，才能進(jìn)行下層土方開挖。

（4）應(yīng)采用分層臺(tái)階式開挖的方式，分層厚度小于鋼支撐豎向間距，分段長(zhǎng)度小于30 m。

（5）因機(jī)械及土方運(yùn)輸車輛需直接進(jìn)入坑內(nèi)，應(yīng)采取措施保證坡道的穩(wěn)定。坡道寬度應(yīng)保證2輛車相向行駛，坡度應(yīng)能保證拉土車在滿載狀況下能爬坡出坑。

（6）機(jī)械挖土過程中應(yīng)設(shè)置指揮人員，防止挖機(jī)碰撞臨時(shí)立柱、降水井、鋼支撐、連系梁等構(gòu)件。

（7）機(jī)械挖土應(yīng)挖至坑底以上20 cm～30 cm，余下土方應(yīng)采用人工修底、機(jī)械配合的方式挖除，減少坑底土方的擾動(dòng)。開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)及時(shí)施工接地網(wǎng)，并快速完成封底墊層，防止雨水浸泡坑底。

6 總體開挖方案

綜合考慮工程特點(diǎn)、施工工藝、環(huán)境要求等因素，該車站主基坑采用全深度范圍內(nèi)分層分段土方開挖方案。第一道混凝土支撐以下、第二道鋼支撐以上土方開挖時(shí)，由基坑南側(cè)向北端前進(jìn)式掏挖，采取不分段連續(xù)開挖方法；第二道鋼支撐以下土方從北向南后退式多級(jí)接力開挖；開挖至南端頭后，余留土方用汽車吊吊運(yùn)出坑?？觾?nèi)大部分土方采用挖機(jī)直接裝車，由自卸車外運(yùn)出坑。在挖土過程中，先撐后挖，支撐安裝完成后及時(shí)施加預(yù)應(yīng)力。

開挖至坑底后保留0.3 m厚土層采用人工配合小型挖機(jī)挖除。下翻基礎(chǔ)梁、集水坑采用小型挖掘機(jī)開挖，人工配合修理邊坡。網(wǎng)噴混凝土、鋼支撐鋼圍檁、縱向連系梁等安裝與挖土工作密切配合，利用時(shí)間差穿插進(jìn)行。分段見底后，及時(shí)組織驗(yàn)槽。

7 關(guān)鍵施工參數(shù)

（1）施工分層：根據(jù)支撐設(shè)計(jì)位置，考慮挖掘機(jī)的開挖能力，將開挖深度分為5層。每層挖土標(biāo)高不超過支撐中心線以下0.8 m。分層厚度控制在4 m～6 m，第二道支撐以下土方需待鋼支撐安裝好后，再開挖下層土方。

（2）施工分段：根據(jù)該站底板結(jié)構(gòu)平面圖，混凝土結(jié)構(gòu)需按橫向施工縫及誘導(dǎo)縫設(shè)置分塊組織施工。橫向施工縫原則上間距控制在20 m。考慮到主體結(jié)構(gòu)工程量的均衡性和施工流水的節(jié)奏性，實(shí)際將土方開挖和結(jié)構(gòu)施工的流水段在縱向劃分為6段組織施工。

（3）階梯傳遞：除第二道鋼支撐以上的土方外，基坑大部分土方采取“后退式階梯傳遞”的方法挖除，根據(jù)開挖設(shè)備的技術(shù)性能及分層開挖要求，階梯傳遞過程中，臺(tái)階寬度控制在4 m～6 m，分層高度控制在3 m～4 m、臺(tái)階坡率控制在1︰0.5。

（4）坑內(nèi)坡道及行走路線：坑內(nèi)坡道路不小于4 m，坡率在1︰8～1︰10，坡面采用鋪設(shè)磚渣、混凝土塊硬化，最后在面層鋪設(shè)20 mm厚防滑鋼板。

6 結(jié)語

地鐵車站基坑開挖過程中安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)較多，我國(guó)正處于城市軌道交通建設(shè)的熱潮，在城市鬧市區(qū)主干道下部開挖深基坑時(shí)，必須要從基坑安全出發(fā)，分析影響施工的各類環(huán)境因素，編制有針對(duì)性的專項(xiàng)施工方案，加強(qiáng)關(guān)鍵參數(shù)控制，做到信息化施工，避免發(fā)生安全事故。

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